变电站二次回路设计中的电流互感器应用

凌 盛，陈晓鑫

（1.杭州协东电力设计工程有限公司，杭州 310005；2.江苏智方建设工程有限公司，上海 200092）

为了确保配电系统安全运行，需要对电力设备的运行状况进行监测。由于变电站一次回路电流大，必须通过电流互感器（TA）将大电流按比例转换成小电流，才能接入测量和保护装置。所以，在变电站的二次回路设计中，应用好TA技术显得十分重要。

1 TA二次参数的选择

1）二次绕组的精度 测量要求：二次绕组精度可取0.2或0.5，特殊状况下工作电流变化范围比较大，可选用S类TA。计量要求：二次绕组精度宜取0.2s。保护要求：二次绕组保护可用P类和TP类。

2）额定二次电流 严格执行DL／T 886—2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则规定。在实际工程中，对于TA到保护装置距离比较远的，额定二次电流尽量选择1A，这样可以减少连接电缆的功耗。

3）额定二次负荷 在实际工程设计中，一般按经验估算，分两种状况：额定二次电流为1A，额定二次负荷取10～15VA；额定二次电流为5A，额定二次负荷取40～50VA。可以通过理论计算，进行适当的校正，但必须按DL／T 886—2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则规定，理论计算的额定二次负荷，应大于实际二次负荷。实际二次负荷可近似等于保护装置或者仪表电流回路功耗P1与连接电缆的功耗P2。

2 TA饱和

TA饱和的实质是铁心中磁通密度过大，导致励磁阻抗显著下降，从而造成励磁电流Ie增大。由GB 1208—2006电流互感器标准对Is=Ip／Kn-Ie陈述可看出，TA饱和时一次电流Ip与二次电流Is不再成比例，饱和严重时甚至造成二次电流为零，式中Kn为TA匝数比。

TA饱和一般由电力系统短路故障引起，短路时一次电流含有大量的非周期分量（暂态分量），尤其是直流分量感应不出二次电流（无磁通变化），此时可能引发保护装置的不正确动作。

TA严重饱和后会出现较大的剩磁，在正常运行中仍然存在。当再次发生故障时，剩磁将使一次电流中出现大量的非周期分量，导致波形严重畸变。

综上所述，当TA饱和时会使波形严重畸变，对电网安全运行造成重大危害，在设计上采取的主要措施是引入TA饱和闭锁保护装置。对于500kV以上的电网，由于采用四分裂导线、一次系统时间常数大、过渡时间长，TA不允许采用P类保护装置，必须采用TP类保护装置，要求在最严重的暂态条件下TA不饱和，确保TA饱和闭锁保护装置能正确动作。

3 TA极性

3.1 TA极性原理

在变电站二次回路设计中，TA的极性是否正确，直接影响到保护装置（尤其是利用电流求和原理的保护）的正确动作。TA极性示意图如图1所示。图1中一次线圈首端为P1，尾端为P2；二次线圈首端为S1，尾端为S2；符号·表示同名端，即此端为一次线圈的P1端。

图1 TA极性示意图

分析TA极性，常用反极性分析法，即一次电流Ip从一次线圈的P1端流入，感应出的二次电流Is从二次线圈首端S1流出。反之，一次电流Ip从一次线圈的P1端流出，感应出的二次电流Is从二次线圈首端S1流入。

3.2 TA接于线路

以母线保护1为例，假设母线d1处故障，故障电流Id1由线路1流向母线侧，对于母线保护1而言，5LH一次电流Ip从一次线圈的P1端流出，感应出的二次电流Is从二次线圈首端S1流入，所以5LH接入母差保护S1端为接地端。TA接于线路1的示意图如图2所示。

3.3 TA接于分段

以1号分段母线保护2为例，假设母线d1处故障，对于1号分段故障电流Id1由3母线侧流向1母线侧，对于2LH是从TA的P1端流入，则二次电流从S1流出，所以2LH接入母差保护S2端为接地端。TA接于线路1的示意图如图3所示。

3.4 TA接于母联

图2 线路1TA接线图

图31 号分段TA接线图

需要根据不同厂家生产的母差保护装置进行分析。例如：北京四方、南自、南京南瑞的母差保护装置均规定母联TA同名端在1母侧；深圳南瑞的母差保护装置规定母联TA同名端在2母侧。

以母线保护1采用南京南瑞生产的母线保护装置为例，对于1号母联，3LH接入母线保护1，以1母故障判断，即d3处故障，短路电流从TA的P1端流出，则二次电流从S1流入，所以3LH接入母线保护S1端为接地端。1号母联TA接线示意图如图4所示。

同理，假设母差保护2采用深圳南瑞生产的母线保护装置，对于2号母联，6LH接入母线保护2，以2母故障判断，即d4处故障，短路电流从TA的P1端流出，则二次电流从S1流入，所以6LH接入母差保护S1端为接地端。

4 设计时需要注意的问题

1）铁心有气隙，保护采用暂态特性的TA，不容易饱和且剩磁小，故障消失后电流返回时间长，不适合接失灵保护，但可接故障录波器。

图41 号母联TA接线图

2）为了防止TA绝缘损坏，一次侧高电压串入二次侧，TA的二次回路必须有且只能有一点接地，一般在端子箱就地接地；对于几组TA有电气直接联系的回路，各组TA二次回路应在二次设备柜内，分别独立接至柜内二次等电位接地铜排上。